[其他]浮力分析儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85201926
• 申請日: 1985-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN85201926U
• 公開（公告）日: 1986-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾祜年
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙市明德中學(xué)
• 主分類號(hào): G09B23/12
• 分類號(hào): G09B23/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型是供中學(xué)物理教學(xué)用的，屬于流體靜力學(xué)領(lǐng)域的一種分析浮力的儀器。

公知的中學(xué)物理關(guān)于“浮力產(chǎn)生的原因”總是用一張掛圖進(jìn)行教學(xué)（初級(jí)中學(xué)課本《物理》第一冊，人民教育出版社1982年2月第1版。P135。圖6－2），從來沒有提供過實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)圖樣。學(xué)生缺乏直觀印象，知識(shí)學(xué)得不透。有的學(xué)校曾介紹過這樣一種實(shí)驗(yàn)：將一個(gè)底面十分平整的蠟塊放置在一個(gè)平底容器中，由于兩平面貼合緊密，注入水后，比重較小的蠟塊也不上浮，因而得結(jié)論：“蠟塊底面因無液壓而沒有浮力”，其實(shí)是緊密貼合的兩面間既無液壓，也無氣壓，液面上的大氣壓得不到平衡，它倒是使蠟塊不能上浮的更為主要的原因。因此，蠟塊實(shí)驗(yàn)是不能確切證實(shí)產(chǎn)生浮力的原因的。

本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)驗(yàn)裝置能確切證實(shí)產(chǎn)生浮力的原因。

本實(shí)用新型是由一個(gè)中間底部帶空氣室（5）的盛水容器（2）和一個(gè)中部帶通氣管（12）?？潭瘸撸?1）的空心浮子（13）兩部分組成。（圖1、圖2）

實(shí)驗(yàn)時(shí)，將空心浮子（13）對(duì)正放置在盛水容器（2）的空氣室（5）上?？招母∽樱?3）的底部和空氣室（5）的頂部都經(jīng)過精密研磨，兩平面能緊密貼合，不透氣、不漏水，從加水槽（7）向盛水容器（2）中注入清水，水面不論漲至任何高度，空心浮子（13）始終緊蓋住空氣室（5）不會(huì)上浮，由于空氣室（5）通過通氣管（12）與水面上的大氣相通，其中又無液體，這就證實(shí)了空心浮子（13）的底面純粹是因無液壓而無浮力。

然后再從加水槽（6）注入有顏色的水（用色水的目的是使對(duì)比清晰便于觀察），色水將通過連通管（4）進(jìn)入空氣室（5）。當(dāng)空氣室（5）水滿后，如果再緩慢地滴入色水，將會(huì)看到空氣室（5）中的色水沿通氣管（12）上升。此時(shí)的通氣管（12）與刻度尺（11）已聯(lián)合組成為一個(gè)壓強(qiáng)計(jì)，管中色水高度，即示空心浮子（13）的底部所受色水的壓強(qiáng)P_底，單位是厘米水柱。

管中色水繼續(xù)上升，浮力逐漸增大，當(dāng)管中色水上升到浮力等于浮子重量時(shí)，在此瞬間，浮子處于不穩(wěn)平衡狀態(tài)，注意讀取此時(shí)刻浮子底面所受壓強(qiáng)P_底，它必定等于浮子頂面所受壓強(qiáng)P_頂跟浮子重量產(chǎn)生的壓強(qiáng)P_重之和，即：P_底＝P_頂＋P_重或： P_底－P_頂＝P_重。實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了：浮力產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于浮子下、上兩底的壓強(qiáng)差，由于浮子上下兩底的面積相等，都是100厘米²，此實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了：浮子所受浮力等于浮子下上兩底的壓力差。

不穩(wěn)平衡瞬間過后，由于氣室中的色水已與容器中的清水連通，較大的清水壓強(qiáng)使得浮力大于浮子重量，平衡被打破，浮子加速上升。沖向水面。

浮子冒出水面后，浮力逐漸減小，最后達(dá)浮力等于浮子重量時(shí)，浮子處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，靜止地浮于水面。從壓強(qiáng)計(jì)的讀數(shù)可知，此時(shí)的浮力產(chǎn)生的壓強(qiáng)P_浮，等于浮子重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)P_重（P_浮＝P_重）也就證明了：浮于液面的物體，必定是浮力F_浮等于物體的重量G（F_浮＝G）。

空心浮子（13）的頂面后側(cè)兩角處各有一個(gè)加水孔（16），可用大號(hào)注射器對(duì)孔內(nèi)加水或減水，使得浮子的比重能在0.4——1.2克／厘米³之間任意改變。浮子比重調(diào)好后，再用兩個(gè)小橡皮塞將兩加水孔堵住，使浮子空腔被密封（橡皮塞沒有在附圖中畫出）。用任何比重的浮子來做上述的實(shí)驗(yàn)都能得到相同的定性和定量關(guān)系，只是在做定量實(shí)驗(yàn)時(shí)，浮子比重應(yīng)在0.8克／厘米³以上，使得氣室內(nèi)外液體的壓強(qiáng)差不大于2厘米水柱，讀數(shù)才較準(zhǔn)確。

浮力分析儀不僅能做上述這些特定的浮力實(shí)驗(yàn)，還可配備彈簧秤重錘等附件來做一些常規(guī)的實(shí)驗(yàn)。例如：驗(yàn)證阿基米德定律、測固體或液體的比重、觀察懸浮現(xiàn)象、說明物體浮沉條件等。總之，它能驗(yàn)證和分析所有的有關(guān)浮力的問題。

本實(shí)用新型的空心浮子（13）的底部加一塊適當(dāng)厚度的厚玻璃（14）為浮子配重，使它在空腔時(shí)的重量為400克；底部加厚玻璃的另一目的是降低浮子的重心，使它能平正地浮于水面。

本實(shí)用新型的空心浮子（13）中部的通氣管（12）的內(nèi)徑為0.6厘米，才能使毛細(xì)現(xiàn)象的影響減小到可以忽略的程度。